(57)【要約】【課題】  複数の伝熱管が配列している伝熱管群内を通過する流体中に発生する偏流を防止して流速分布を均一化し伝熱管の寿命低下を防止ことが可能な熱交換器を提供する。【解決手段】  複数段の伝熱管１１を備える伝熱管群１２と、伝熱管群１２を取り囲み、かつ各伝熱管１１の周囲を流れる流体の流路を形成する箱型容器１３を有し、箱型容器１３に流入する流体の入口ダクト１４からの流入方向と伝熱管群１２内での流体の流れ方向が実質的に直交し、しかも、この直交領域１４ａには入口ダクト１４から流入する流体を導いてその流れ方向を変えるバッフル板１５ａ、１５ｂが設けられている熱交換器１０において、バッフル板１５ａ、１５ｂの先部に流体の一部を邪魔する第１の小突起部２５ａ、２５ｂが設けられ、伝熱管群１２内を通過する流体の流れが均一化される。【選択図】        図１
2005147426.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数段の伝熱管を備える伝熱管群と、前記伝熱管群を取り囲み、かつ前記各伝熱管の周囲を流れる流体の流路を形成する箱型容器を有し、前記箱型容器に流入する前記流体の入口ダクトからの流入方向と前記伝熱管群内での前記流体の流れ方向が実質的に直交し、しかも、この直交領域には前記入口ダクトから流入する前記流体を導いてその流れ方向を変えるバッフル板が設けられている熱交換器において、
前記バッフル板の先部に前記流体の一部を邪魔する第１の小突起部が設けられ、前記伝熱管群内を通過する前記流体の流れが均一化されることを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
請求項１記載の熱交換器において、前記直交領域と接し前記流体が衝突してその流れ方向を変える前記箱型容器の内壁面には、前記第１の小突起部と実質的に同一高さの位置に前記内壁面に沿って流れる前記流体の一部を邪魔する第２の小突起部が設けられていることを特徴とする熱交換器。
【請求項３】
請求項１及び２のいずれか１項に記載の熱交換器において、前記バッフル板の先端と前記伝熱管群との間に前記流体の拡散を促進する拡散領域が設けられていることを特徴とする熱交換器。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱交換器において、前記伝熱管群内での前記流体の流れ方向と、前記各伝熱管の軸方向が実質的に直交していることを特徴とする熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の伝熱管が配列している伝熱管群内を通過する流体の流速分布を均一化して伝熱管の寿命低下を防止した熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
横型廃熱ボイラーに使用されている熱交換器では、入口ダクトから流入した流体の一例である高温の廃熱ガスは、その流れ方向を変えずに複数の伝熱管が配列している伝熱管群内に流入し、各伝熱管内を通過する被熱交換用流体（例えば、水）との間で熱交換が行われて、温度の下がった廃熱ガスは熱交換器の下流側に設けられた出口ダクトから外部に流出していた。
そして、横型廃熱ボイラーでは、熱交換器内で廃熱ガスの流れ方向が変わらないので、伝熱管群内を通過する廃熱ガスに偏流が発生することがなく、伝熱管群の横断面内における廃熱ガスの速度分布を均一化することが容易であった。このため、伝熱管群内の各伝熱管が横断面内において均等に熱負荷を受けるようにすることができ、伝熱管の寿命を延長することが容易であった。
しかし、廃熱ガスの流れ方向を変化させないようにするためには、熱交換器に流入する廃熱ガスの入側配管及び熱交換器から流出する廃熱ガスの出側配管を設置するための広い面積が必要となって、横型廃熱ボイラーが使用される際の大きな制約となっていた。
【０００３】
そこで、限られた広さの場所でも設置可能な廃熱ボイラーとして、熱交換器の入口ダクトから流入した廃熱ガスの流れ方向を直角方向に変えて伝熱管群内を通過させ、熱交換器の下流側に設けられた出口ダクトから排出する直交型廃熱ボイラーが提案されている。
しかし、直交型廃熱ボイラーでは、廃熱ガスが伝熱管群内を通過する前に熱交換器内で流れの向きが直角に変えられるため、熱交換器内部で廃熱ガスの流れに偏流が発生する。そして、廃熱ガスの流れに偏流が発生すると、伝熱管群の横断面内における廃熱ガスの流速が不均一になって、伝熱管の熱負荷が局所的に増加することになる。このため、伝熱管の局所的な腐食が進行し、直交型廃熱ボイラーでは伝熱管の寿命が短くなるという問題が生じていた。
そこで、伝熱管群内に流入する廃熱ガスの流れを均一化する整流機能を発現する整流部材を熱交換器の上流側に設けて、直交型廃熱ボイラーの伝熱管の寿命の延長を図ることが提案されている。
【０００４】
ここで、整流部材として、例えば、特許文献１に記載されているように、多孔板を使用することが知られている。しかし、多孔板を使用すると、廃熱ガスの流れが一旦堰止められるため、廃熱ガスの圧力損失が増加する。
このため、多孔板を使用した直交型廃熱ボイラーでは、圧力損失の発生に伴って運転コストが上昇するという問題が生じていた。更に、多孔板を使用していると、使用中に孔に閉塞が起きる可能性が高く定期的なメンテナンスを行うことが必要になって、直交型廃熱ボイラーの稼働率が低下し、これに伴って運転コストが上昇するという問題も生じていた。
【０００５】
【特許文献１】特開平５−３２２４７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、直交型廃熱ボイラーにおいて、廃熱ガスの偏流を防止すると共に、圧力損失の上昇を極力抑える方法として、例えば、熱交換器内に流入した廃熱ガスがその流れ方向を変える領域にバッフルを設置して廃熱ガスの流路を並行する複数の小流路に分割し、各小流路内を流れる廃熱ガスの流量を均一にすることが有効であると考えられる。
しかしながら、この方法では、流路の数を増やす程廃熱ガスの整流効果は向上して偏流の発生を防止することが可能になるが、同時に圧力損失も増大することになって、多孔板を設置した場合と同様の問題が発生することになる。
【０００７】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、複数の伝熱管が配列している伝熱管群内を通過する流体中に発生する偏流を防止して流速分布を均一化し更に圧力損失の増大を防ぎ伝熱管の寿命低下を防止することが可能な熱交換器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的に沿う請求項１記載の熱交換器は、複数段の伝熱管を備える伝熱管群と、前記伝熱管群を取り囲み、かつ前記各伝熱管の周囲を流れる流体の流路を形成する箱型容器を有し、前記箱型容器に流入する前記流体の入口ダクトからの流入方向と前記伝熱管群内での前記流体の流れ方向が実質的に直交し、しかも、この直交領域には前記入口ダクトから流入する前記流体を導いてその流れ方向を変えるバッフル板が設けられている熱交換器において、
前記バッフル板の先部に前記流体の一部を邪魔する第１の小突起部が設けられ、前記伝熱管群内を通過する前記流体の流れが均一化される。
【０００９】
箱型容器に内に流入した流体の流れをバッフル板を用いて強制的に変えると、流体はバッフル板に沿って流れるようになるため、バッフル板を通過した流体中にはバッフル板に沿うように偏流が発生する。
そこで、バッフル板の先部に第１の小突起部を設けてこの偏流の一部を邪魔すると、バッフル板の先部に小さな渦が形成される。そして、偏流はこの渦により撹拌されながらバッフル板を通過するようになるので、バッフル板から流出する流体中の偏流の大きさが減少して流れが均一化されるようになる。このため、伝熱管群内を通過する流体を均一流に近づけることができ、伝熱管群内を通過する流体の速度分布を均一化することができる。
また、バッフル板の先部に第１の小突起部を設けても流体の流れが大きく堰止められることはないので、圧力損失が増大することはない。
【００１０】
請求項２記載の熱交換器は、請求項１記載の熱交換器において、前記直交領域と接し前記流体が衝突してその流れ方向を変える前記箱型容器の内壁面には、前記第１の小突起部と実質的に同一高さの位置に前記内壁面に沿って流れる前記流体の一部を邪魔する第２の小突起部が設けられている。
【００１１】
これによって、箱型容器内に流入した流体がその内壁面と衝突して流れ方向を変える際に発生する内壁面に沿った偏流の一部を邪魔することができ、第２の小突起部の周囲に小さな渦を形成することができる。
その結果、内壁面に沿って流れる偏流が撹拌されて、流体中の偏流の大きさを減少させて流れを均一化することができる。このため、伝熱管群内を通過する流体の流れをより均一化することができ、伝熱管群内を通過する流体の速度分布をより均一化することができる。
【００１２】
請求項３記載の熱交換器は、請求項１及び２記載の熱交換器において、前記バッフル板の先端と前記伝熱管群との間に前記流体の拡散を促進する拡散領域が設けられている。
拡散領域を通過している間に流体は拡散し流体中に残存している偏流は徐々に減少していくので、伝熱管群に到達する時点で流体を更に均一化することができる。その結果、流体が伝熱管群内を通過する際、伝熱管群の横断面内における流体の速度分布を更に均一化することができる。
【００１３】
請求項４記載の熱交換器は、請求項１〜３に記載の熱交換器において、前記伝熱管群内での前記流体の流れ方向と、前記各伝熱管の軸方向が実質的に直交している。
これによって、伝熱管群内を通過する流体と伝熱管との間の熱交換を効率的に行うことができる。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１〜４記載の熱交換器は、バッフル板の先部に流体の一部を邪魔する第１の小突起部が設けられ、伝熱管群内を通過する流体の流れを均一化しているので、伝熱管群の横断面内における流体の速度分布を均一化することができ、伝熱管群内の各段の伝熱管の温度分布を均一にすることが可能になる。その結果、伝熱管群の各段の伝熱管の熱負荷を均一にして伝熱管の局所的な腐食の進行を防止することが可能になって、熱交換器の寿命を延長することが可能になる。
また、第１の小突起部を設けて流体の一部を邪魔するだけなので、圧力損失の増大を防止することが可能で、運転コストの上昇を抑えることができる。
【００１５】
特に、請求項２記載の熱交換器は、箱型容器の内壁面で第１の小突起部と実質的に同一高さの位置に内壁面に沿って流れる流体の一部を邪魔する第２の小突起部が設けられているので、流体が箱型容器の内壁面と衝突して流れ方向を変える際に発生する偏流を抑制することができ、伝熱管群内の流体の速度分布を更に均一化することが可能になる。
【００１６】
請求項３記載の熱交換器は、バッフル板の先端と伝熱管群との間に拡散領域が設けられているので、拡散領域を通過している間に流体中に残存している偏流を徐々に減少させて伝熱管群に到達する時点で流体を更に均一化することができ、伝熱管群内における流体の速度分布を更に均一化して、伝熱管群内の各段の伝熱管の温度分布を更に均一化することが可能になる。
【００１７】
請求項４記載の熱交換器は、伝熱管群内での流路の方向と各伝熱管の軸方向が直交しているので、流体と伝熱管との間の熱交換を効率的に行うことができ、熱交換器の性能を向上させることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここで、図１は本発明の一実施の形態に係る熱交換器の一部切欠き斜視図、図２は同熱交換器の側断面図である。
図１、図２に示すように、本発明の一実施の形態に係る熱交換器１０は、複数の伝熱管１１を備える伝熱管群１２と、伝熱管群１２を取り囲み、かつ各伝熱管１１の周囲を流れる流体の一例である高温の廃熱ガスの流路を形成する箱型容器１３を有している。また、箱型容器１３に流入する廃熱ガスの入口ダクト１４からの流入方向と伝熱管群１２内での廃熱ガスの流れ方向が実質的に直交（例えば、８０〜１００°、好ましくは８５〜９５°）し、しかも、この直交領域１４ａには入口ダクト１４から流入する廃熱ガスを導いてその流れ方向を変える複数（図１、図２では２枚）のバッフル板１５ａ、１５ｂが設けられている。以下、これらについて詳細に説明する。
【００１９】
箱型容器１３は耐熱鋼（例えば、ステンレス鋼）で形成されており、例えば、横断面が長方形となった直方体形状の本体部１６と、本体部１６の上部に接続し側面視して台形形状となった排出部１７を有している。更に、本体部１６の一側部（図１、図２では、幅狭の側壁部）の下部には、耐熱鋼で形成された入口ダクト１４がこの側部に実質的に直交（例えば、８０〜１００°、好ましくは８５〜９５°）して接続され、排出部１７の上部には、耐熱鋼で形成された出口ダクト１８が接続されている。
【００２０】
バッフル板１５ａ、１５ｂは、それぞれ入口ダクト１４と箱型容器１３が接続する部分に形成される開口部１９側に一端が設けられ、他端側が廃熱ガスの入口ダクト１４からの流入方向に平行して、すなわち、本体部１６の底面２０に平行して本体部１６内に伸びると共に、その両側が本体部１６の幅広の両側壁２１、２２に当接している第１の誘導部２３ａ、２３ｂを有している。また、バッフル板１５ａ、１５ｂは、それぞれ第１の誘導部２３ａ、２３ｂの他端部に屈折して接続し、両側が本体部１６の両側壁２１、２２に当接して入口ダクト１４から流入する廃熱ガスの流れ方向を曲げて箱型容器１３の軸方向と平行な流れ方向に変える第２の誘導部２４ａ、２４ｂを有している。
【００２１】
更に、第２の誘導部２４ａ、２４ｂの先部には、廃熱ガスの流れの一部を邪魔するように第１の小突起部２５ａ、２５ｂが設けられている。なお、第１の誘導部２３ａ、２３ｂ、第２の誘導部２４ａ、２４ｂ、及び第１の小突起部２５ａ、２５ｂは耐熱鋼を用いて形成されている。
これによって、各バッフル板１５ａ、１５ｂによって流れ方向が変えられた廃熱ガスが各バッフル板１５ａ、１５ｂから流出する際に、各バッフル板１５の先部に小さな渦が形成され、各バッフル板１５ａ、１５ｂから流出する廃熱ガス中の偏流の大きさが減少して流れが均一化されるようになる。また、各バッフル板１５ａ、１５ｂの先部に第１の小突起部２５ａ、２５ｂを設けても廃熱ガスの流れが大きく堰止められることはないので、圧力損失が増大することはない。
【００２２】
ここで、バッフル板が複数、例えば、Ｎ枚設けられる場合では、入口ダクト１４から流入する廃熱ガスの流れはこれらのバッフル板でＮ＋１個の流れに分割される。このとき、分割された各廃熱ガスの流量間に差が生じていると、各バッフル板を通過して再び合流した廃熱ガスの伝熱管群１２内での流れが不均一になり易い。
このため、開口部１９側に設けられる各バッフル板の一端側を設置する位置は、開口部１９の断面積を水平方向にＮ＋１等分するような位置に一致させる。これによって、分割された各廃熱ガスの流量を実質的に同量にすることができ、各バッフル板を通過して再び合流した廃熱ガスの伝熱管群１２内での流れを更に均一流に近づけることができる。
【００２３】
また、２つのバッフル板１５ａ、１５ｂで分割されて形成された３つの廃熱ガスの流れのうち、底面２０に沿う最下層の流れが衝突してその流れ方向を変えさせる本体部１６の内壁面（開口部１９に対向する側の側壁の内面）２６で第１の小突起部２５と実質的に同一高さとなる位置には、内壁面２６に沿って流れる廃熱ガスの流れの一部を邪魔する第２の小突起部２７が設けられている。
これによって、内壁面２６に沿った廃熱ガスの偏流を撹拌して偏流の大きさを減少させて流れを均一化することができる。
【００２４】
伝熱管群１２は、各バッフル板１５ａ１５ｂの先端との間に、廃熱ガスの拡散を促進する拡散領域２８を介して設けられている。
ここで、拡散領域２８の長さＨは、廃熱ガスの温度、流量、圧力損失により影響を受けるが、廃熱ガスの温度が３００〜１０００℃、廃熱ガスの流量が１００００〜１０００００Ｎｍ3 ／ｈ、圧力損失が２００〜１０００Ｐａの範囲では、バッフル板１５を通過して伝熱管群１２に到達するまでの時間が、例えば０．０１〜０．２秒確保されるように拡散領域２８の長さＨを設定すればよい。
【００２５】
伝熱管群１２は、箱型容器１３の軸方向とそれぞれ実質的に直交（例えば、８０〜１００°、好ましくは８５〜９５°）し、箱型容器１３の軸方向に多段に渡って配設された複数段の耐熱鋼製の伝熱管１１を有している。
このような構成とすることにより、伝熱管群１２内での廃熱ガスの流れ方向と、各伝熱管１１の軸方向を実質的に直交（例えば、８０〜１００°、好ましくは８５〜９５°）する状態にすることができる。
また、伝熱管群１２は、最上段と最下段を除いた各伝熱管１１に対して上方に隣り合う伝熱管１１とは一方側で、下方に隣り合う伝熱管１１とは他端側でそれぞれ連結させる連結部材２９を有している。更に、最上段の伝熱管１１で連結部材２９が連結されていない側には第１の配管３０が接続され、最下段の伝熱管１１で連結部材２９が接続されていない側には第２の配管３１が接続されている。
このような構成とすることにより、例えば、第２の配管３１から水を流入させ、各伝熱管１１と各連結部材２９を介して伝熱管群１２内を通過させ、第１の配管３０から流出させることができる。従って、第２の配管３１から伝熱管群１２内に水を供給しながら箱型容器１３内に廃熱ガスを通過させることにより水を加熱することができ、第１の配管３０から温水、あるいは温水混じりの水蒸気を得ることができる。
【００２６】
次に、本発明の一実施の形態に係る熱交換器１０の運転方法について詳細に説明する。
先ず、第２の配管３１を介してから温度８０〜１７０℃の水又は加圧水を１０００〜３０００ｋｇ／ｈの流量で伝熱管群１２に供給する。一方、入口ダクト１４から温度が３００〜１０００℃、流量が１００００〜５００００Ｎｍ3 ／ｈの廃熱ガス（例えば、燃焼器からの排ガス）を本体部１６の下部に流入させる。
入口ダクト１４から開口部１９を介して本体部１６内に流入した廃熱ガスは、開口部１９に水平に２段に設けられたバッフル板１５ａ、１５ｂの第１の誘導部２３ａ、２３ｂで流れが３等分される。上段の第１の誘導部２３ａの上方を流れる分割された廃熱ガスは第１の誘導部２３ａに沿って本体部１６内に誘導され、第２の誘導部２４ａに衝突してその流れ方向を実質的に直角（例えば、８０〜１００°、好ましくは８５〜９５°）に変えて、本体部１６の上方に向かう方向となる。
【００２７】
上段と下段の各バッフル板１５ａ、１５ｂの第１の誘導部２３ａ、２３ｂの間を流れる廃熱ガスも、上下の各第１の誘導部２３ａ、２３ｂに沿って本体部１６内に誘導され、下段の第２の誘導部２４ｂに衝突してその流れ方向を実質的に直角に変えて、本体部１６の上方に向かう方向となる。このとき、流れ方向を変えた廃熱ガスの流れには、各バッフル板１５ａ、１５ｂの第２の誘導部２４ａ、２４ｂに沿う偏流が発生している。
また、下段の第１の誘導部２３ｂの下方を流れる廃熱ガスも、下段の第１の誘導部２３ｂと底面２０に沿って本体部１６内に誘導され、本体部１６の内壁面２６に衝突してその流れ方向を実質的に直角に変えて、本体部１６の上方に向かう方向となる。このとき、流れ方向を変えた廃熱ガスの流れには、内壁面２６に沿う偏流が発生している。
【００２８】
上、下段の各バッフル板１５ａ、１５ｂで誘導されて流れ方向が変わった廃熱ガスは、各バッフル板１５ａ、１５ｂの先部を通過する際に、第１の小突起部２５ａ、２５ｂにより偏流の一部の通過が邪魔されて、各バッフル板１５ａ、１５ｂの先部に小さな渦が形成される。
このため、偏流はこの渦により撹拌されながら各バッフル板１５ａ、１５ｂを通過するようになるので、各バッフル板１５ａ、１５ｂを通過して流出する廃熱ガス中の偏流の大きさは減少し、均一化された流れに近づく。
【００２９】
一方、内壁面２６と衝突して流れ方向が変わった廃熱ガスは、内壁面２６に沿って流出する際に、内壁面２６に設けられた第２の小突起部２７により偏流の一部の通過が邪魔されて、第２の小突起部２７の周辺に小さな渦が形成される。
このため、偏流はこの渦により撹拌されながら第２の小突起部２７を通過するようになるので、第２の小突起部２７を通過して流出する廃熱ガス中の偏流の大きさは減少し、流れが均一化されるようになる。
ここで、第１の小突起部２５ａ、２５ｂと第２の小突起部２７は実質的に同一高さの位置に設けられているため、２枚のバッフル板１５ａ、１５ｂで３分割された各流れに発生していた偏流の大きさを減少させて拡散領域２８に流入させることができる。その結果、偏流の影響を強く拡散領域２８内に伝えないようにすることができる。
【００３０】
拡散領域２８内に流入した各廃熱ガスは相互に拡散し混合して一つの廃熱ガスの流れを形成していく。この際、各廃熱ガスでは、拡散に伴って残存している偏流の大きさが徐々に減少していく。このため、拡散領域２８を通過して伝熱管群１２に到達する時点では、各廃熱ガス中に残存していた偏流は大きく減少し、更に均一化された流れに近づいている。
従って、伝熱管群１２内に流れが均一化された廃熱ガスを通過させることができるようになるので、伝熱管群１２内を通過する廃熱ガスの速度分布は均一化されるようになる。
【００３１】
伝熱管群１２内では、廃熱ガスの流れ方向と、各伝熱管１１の軸方向が実質的に直交しているので、廃熱ガスと各伝熱管１１との間の熱交換を効率的に行うことができ、各伝熱管１１の表面を効率的に加熱することができる。
ここで、伝熱管群１２内を通過する廃熱ガスの速度分布は均一化されているため、伝熱管群１２の各段の伝熱管１１の表面温度は均一になる。このため、伝熱管１１に熱負荷が局所的に増加することがなくなり、伝熱管１１の局所的な腐食の進行が防止されて伝熱管１１の寿命を延長することができる。
伝熱管群１２を通過して温度が下がった廃熱ガスは、排出部１７に流入しその上部に設けられた出口ダクト１８から外部に排出される。
なお、各バッフル板１５ａ、１５ｂの先部に第１の小突起部２５ａ、２５ｂ、本体部１６の内壁面２６に第２の小突起部２７を設けても、廃熱ガスの流れが大きく堰止められることはないので、圧力損失が増大することはない。
【実施例】
【００３２】
次に、本発明の作用効果を確認するために行った実施例について説明する。
ここで、図３〜図５は、それぞれ本発明の第１の実施例の熱交換器、本発明の第２の実施例の熱交換器、及び比較例の熱交換器の斜視図である。また、図６〜図８はそれぞれ本発明の第１の実施例の熱交換器、本発明の第２の実施例の熱交換器、及び比較例の熱交換器の運転中における伝熱管群内の温度分布を示す斜視図である。
【００３３】
〔実施例１〕
図３に示すように、第１の実施例の熱交換は、幅２１４０ｍｍ、奥行９００ｍｍ、高さ３８００ｍｍ（いずれも内側寸法、以下同様）の本体部１６と、下底幅２１４０ｍｍ、上底幅７５０ｍｍ、奥行９００ｍｍ、高さ３９０ｍｍの排出部１７を有し、本体部１６には、幅２１４０ｍｍ、奥行９００ｍｍ、高さ１０００ｍｍの直交領域１４ａ、幅２１４０ｍｍ、奥行９００ｍｍ、高さ１０００ｍｍの拡散領域２８、及び幅２１４０ｍｍ、奥行９００ｍｍ、高さ１６５０ｍｍの伝熱管群１２が設けられている。
ここで、直交領域１４ａには２枚のバッフル板１５ａ、１５ｂが設けられ、各バッフル板１５ａ、１５ｂの先端は直交領域１４ａの幅を３等分する位置に合わせて設けられている。また、第１及び第２の小突起部２５ａ、２５ｂ、２７の突出長さはいずれも８０ｍｍである。なお、入口ダクト１４及び出口ダクト１８の内径はいずれも７６２ｍｍであり、上段のバッフル板１５ａは開口部１９の上端から２７９．５ｍｍ、下段のバッフル板１５ｂは上段のバッフル板１５ａと２０３ｍｍの間隔を有して水平に配置されている。
【００３４】
入口ダクト１４から温度４１０℃の廃熱ガスを流量２５２００Ｎｍ3 ／ｈで供給し、出口ダクト１８から排出させた。一方、第２の配管３１から温度１６０℃の加圧水を流量２１００ｋｇ／ｈで供給して熱交換し、得られた温度３２０℃、圧力１．２５ＭＰａの水蒸気を第１の配管３０から回収した。なお、出口ダクト１８から排出する廃熱ガスの温度は２３４℃であり、圧力損失は８４８Ｐａであった。
このときの伝熱管群１２内の温度分布の状態を図６に示す。
【００３５】
〔比較例〕
図５に示すように、比較例の熱交換は、幅２１４０ｍｍ、奥行９００ｍｍ、高さ２８００ｍｍの本体部１６ａと、下底幅２１４０ｍｍ、上底幅７５０ｍｍ、奥行９００ｍｍ、高さ３９０ｍｍの排出部１７を有し、本体部１６ａには、幅２１４０ｍｍ、奥行９００ｍｍ、高さ１０００ｍｍの直交領域１４ａ及び幅２１４０ｍｍ、奥行９００ｍｍ、高さ１６５０ｍｍの伝熱管群１２が設けられている。
なお、直交領域１４ａに設けた２枚のバッフル板３２ａ、３２ｂの構成は、実施例１と同様で、第１の誘導部３３ａ、３３ｂと第２の誘導部３４ａ、３４ｂを備えているが、各第２の誘導部３４ａ、３４ｂの先部には第１の小突起部は設けられておらず、内壁面２６にも第２の小突起部が設けられていない。
実施例１と同様の条件で入口ダクト１４から廃熱ガスを流入させ、また、第２の配管３１から実施例１と同様の条件で水を供給して熱交換させた。このとき得られた水蒸気は温度３２５℃、圧力１．２６ＭＰａであり、出口ダクト１８から排出する廃熱ガスの温度は２３３℃であり、圧力損失は８４２Ｐａであった。
このときの伝熱管群１２内の温度分布の状態を図８に示す。
【００３６】
図４に示すように、実施例２の熱交換は、幅２１４０ｍｍ、奥行９００ｍｍ、高さ２８００ｍｍの本体部１６ａと、下底幅２１４０ｍｍ、上底幅７５０ｍｍ、奥行９００ｍｍ、高さ３９０ｍｍの排出部１７を有し、実施例１の熱交換器から拡散領域２８を削除した構成となっている。
そして、実施例１と同様の条件で入口ダクト１４から廃熱ガスを流入させ、第２の配管３１から実施例１と同様の条件で水を供給して熱交換させた。このとき得られた水蒸気は温度３２０℃、圧力１．２５ＭＰａであり、出口ダクト１８から排出する廃熱ガスの温度は２３４℃であり、圧力損失は８５２Ｐａであった。
このときの伝熱管群１２内の温度分布の状態を図７に示す。
【００３７】
図７と図８を比較すると、実施例２における伝熱管群１２内の温度分布は、比較例における伝熱管群１２内の温度分布と比べて、平坦な分布を示すことが判る。従って、バッフル板１５ａ、１５ｂの先部に第１の小突起部２５ａ、２５ｂを設けると共に、内壁面２６に第２の小突起部２７を設けることにより、伝熱管群１２の横断面内での温度分布を均一にできることが確認できた。
更に、図６と図８を比較すると、第１及び第２の小突起部２５ａ、２５ｂ、２７を設けると共に、拡散領域２８をバッフル板１５ａ、１５ｂの先端と伝熱管群１２との間に設けることにより、伝熱管群１２の横断面内での温度分布を非常に均一にできることが確認できた。
【００３８】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではなく、発明の要旨を変更しない範囲での変更は可能であり、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組み合わせて本発明の熱交換器を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。
例えば、バッフル板を２枚設けたが、箱型容器の横断面積の大きさに応じて１枚あるいは３枚以上としてもよい。また、第１の小突起部を第２の誘導板の先部に取付けたが、第２の誘導板の先部を折り返して第１の小突起部を構成してもよい。第１の誘導板と第２の誘導板を屈折するように接続したが、１枚の耐熱鋼板を湾曲するように折り曲げ加工を行って第１及び第２の誘導部を構成するようにしてもよい。
更に、箱型容器の本体部で入口ダクトに対向する内壁面の下部を湾曲させて滑らかに本体部の底面と接続するようにしてもよい。湾曲させることにより廃熱ガスが流れ易くなって、圧力損失をより小さくすることができる。
また、廃熱ガスを熱交換器の下部に流入させて上部から排出させたが、熱交換器を倒立させて廃熱ガスを上部から流入させて下部から流出させるようにしてもよい。
なお、流体に高温の廃熱ガスを使用したが、低温の流体（例えば、ガス）を使用することもできる。この場合は、伝熱管内を流れる被熱交換流体（例えば、水）を冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施の形態に係る熱交換器の一部切欠き斜視図である。
【図２】同熱交換器の側断面図である。
【図３】本発明の第１の実施例の熱交換器の斜視図である。
【図４】本発明の第２の実施例の熱交換器の斜視図である。
【図５】比較例の熱交換器の斜視図である。
【図６】本発明の第１の実施例の熱交換器の運転中における伝熱管群内の温度分布を示す斜視図である。
【図７】本発明の第２の実施例の熱交換器の運転中における伝熱管群内の温度分布を示す斜視図である。
【図８】比較例の熱交換器の運転中における伝熱管群内の温度分布を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００４０】
１０：熱交換器、１１：伝熱管、１２：伝熱管群、１３：箱型容器、１４：入口ダクト、１４ａ：直交領域、１５ａ、１５ｂ：バッフル板、１６、１６ａ：本体部、１７：排出部、１８：出口ダクト、１９：開口部、２０：底面、２１、２２：側壁、２３ａ、２３ｂ：第１の誘導部、２４ａ、２４ｂ：第２の誘導部、２５ａ、２５ｂ：第１の小突起部、２６：内壁面、２７：第２の小突起部、２８：拡散領域、２９：連結部材、３０：第１の配管、３１：第２の配管、３２ａ、３２ｂ：バッフル板、３３ａ、３３ｂ：第１の誘導部、３４ａ、３４ｂ：第２の誘導部
【図１】
2005147426.tif 000003
【図２】
2005147426.tif 000004
【図３】
2005147426.tif 000005
【図４】
2005147426.tif 000006
【図５】
2005147426.tif 000007
【図６】
2005147426.tif 000008
【図７】
2005147426.tif 000009
【図８】
2005147426.tif 000010